ch2机构运动简图

nullnull周转轮系 缝纫机 §2-1 运动副及其分类 §2-2 平面机构的运动简图 §2-3 平面机构的自由度第二章 平面机构的运动 简图和自由度 null§2.1 运动副及其分类一、运动副1.运动副：两构件直接接触并能产生相对运动的联接，称为运动副。是可动连接。 例如：轴和轴承、活塞和气缸，啮合中的一对齿廓、滑块与导槽，均保持直接接触，并能产生一定的相对运动，因而它们都构成了运动副。null2.运动副元素：两构件直接接触而构成运动副的点、线、面部分。 例如：轴与轴承间构成运动副，轴的外圆柱面与轴承内孔为运动副元素。凸轮与滚子间构成运动副，凸轮与滚子接触部分为运动副元素。 运动副元素运动副元素二、自由度和约束：二、自由度和约束：    1.自由度：构件所具有的这种独立运动的数目称为构件的自由度。 一个作平面运动的构件可以做沿轴x、轴y和绕垂直于xoy平面的轴的转动。这个自由构件有三个独立运动的可能性。所以一个作平面运动的自由构件有三个自由度。 null2.约束 但当这些构件之间以一定的方式联接起来成为构件系统时，各个构件不再是自由构件。两相互接触的构件间只能作一定的相对运动，自由度减少。 这种对构件独立运动所施加的限制称为约束。3.自由度和约束的关系 运动副每引入一个约束，构件就失去一个自由度。 运动副既限制了两构件的某些相对运动，又允许构件间有一定的相对运动。 null按两构件接触特性，常分为低副、高副两大类。 1、低副：两构件以面接触而形成的运动副。按运动特性可分为转动副和移动副(1) 转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。 a)固定铰链（一）、平面运动副二、 运动副分类nullb)活动铰链转动副固定铰链和活动铰链模型固定铰链和活动铰链模型null(2) 移动副：只允许两构件作相对移动。移动副模型移动副模型结论:两构件用低副联接，失去两个 自由度；压力小。null2.高副：两构件以点或线接触而构成的运动副。凸轮副null齿轮副高副模型高副模型两构件用高副联接，失去一个自由度；压力大。 结论:null三、空间运动副 若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。螺旋副球面副null§2.2 平面机构的运动简图 1、机构运动简图：用简单的线条和规定符号示构件和运动副，并按一定的比例确定运动副的相对位置及与运动有关的尺寸，这种表明机构组成和各构件间真实运动关系的简单的图形。 和运动有关的：运动副的类型、数目、相对位置、构件数目； 和运动无关的：构件外形、截面尺寸、组成构件的零件数目、运动副的具体构造。一、机构运动简图的概念null二、平面机构运动简图的绘制（一）构件的表示方法 1.构件构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。2、机构示意图：只需表明机构运动传递情况和构造特征，不必按严格比例所画的图形null2.转动副构件组成转动副时，如下图表示。 图垂直于回转轴线用图a表示； 图不垂直于回转轴线时用图b表示。 表示转动副的圆圈，圆心须与回转轴线重合。 一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑，或在其内画上斜线。null3. 移动副两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。null4. 平面高副 两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。nullnull（二）绘机构运动简图的步骤 1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；2）确定所有运动副的类型和数目；3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）；4）确定比例尺：5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画)注意：要明确三类构件注意：要明确三类构件固定件（机架）：机架中只有一个为机架。 原动件：机构中有驱动力或已知运动规律的构件。 从动件：除原动件以外的所有活动构件。null例2-1 试绘制内燃机的机构运动简图null解：1）分析运动，确定构件的类型和数量 2）确定运动副的类型和数目 3）选择视图平面 4）选取比例尺，根据机构运动尺寸，定出各运动副间的相对位置 5）画出各运动副和机构符号，并表示出各构件内燃机工作原理内燃机工作原理nullnull例2-2 试绘制颚式破碎机的机构运动简图解：颚式破碎机的机构运动简图绘制步骤null一、平面机构自由度计算 1.构件自由度（复习） 一个自由的平面构件有三个自由度。构件间 §2.3 平面机构的自由度null2.自由度计算公式n：机构中活动构件数，n=N-1; Pl ：机构中低副数； Ph ：机构中高副数； F ：机构的自由度数；则F = 3n - 2Pl - Ph 计算实例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =3×3 - 2×4 - 0= 1 null1）四杆机构：n=3 PL=4 PH=0F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1 2）五杆机构： n=4 PL=5 PH=0 F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-0=2 3）凸轮机构： n=2 PL=2 PH=1 F=3n-2PL-PH=1 3.常见机构的自由度计算null 要使所设计的运动链成为机构，组成运动链的各构件之间必须具有确定的相对运动。不能产生运动或作无规则运动的运动链均不能成为机构。 如图(a)所示的平面三构件运动链，其自由度。 表明该运动链中各构件间已无相对运动，只构成了一个刚性桁架，因而不能成为机构。4）刚性桁架null图(b)所示的平面四构件运动链，其自由度，表明该运动链由于约束过多，已成为超静定桁架了，也不能成为机构。5）超静定桁架null计算实例 n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n – 2Pl – Ph = 3×5 – 2×7 – 0= 1解：null二、自由度计算时应注意的几种情况 1.复合铰链 两个以上构件在同一轴线处用转动副连接，就形成了复合铰链。 nullC处为复合铰链n = 5, Pl = 7, Ph = 0= 3×5 -2×7 – 0 = 1F = 3n - 2Pl – Ph三个构件在同一轴线处，两个转动副。 推理：m个构件时，有m–1个转动副。 null 典型例子：滚子的转动自由度并不影响整个机构的运动，属局部自由度。 计入局部自由度时 n = 3, Pl = 3, Ph = 1 F =3×3 - 2×- 1 = 2 与实际不符2.局部自由度 个别构件所具有的，不影响整个机构运动的自由度称为局部自由度。 null除去局部自由度，把滚子和从动件看作一个构件。处理方法： 注意：实际结构上为减小摩擦采用局部自由度，“除去”指计算中不计入，并非实际拆除。n = 2, Pl = 2, Ph = 1, F = 3×2 - 2×2 – 1 = 1与实际相符nulln = 4, Pl =6, Ph = 0 与实际不符 F=3×4-2×6–0=0 在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。3.虚约束 null虚约束常见情况及处理1）两构件上联接点的运动轨迹互相重合，将产生虚约束。n = 3, Pl =4, Ph =0 F = 3×3 - 2×4 – 0 = 1与实际相符nulln = 3, Pl =4, Ph =0 F = 3×3 - 2×4 – 0 = 1null2）两构件形成多个具有相同作用的运动副。 ◆处理方法：计算中只计入一 个移动副。 (1)两构件组成多个移动副，且导路相互平行或重合时，只有一个移动副起约束作用，其余为虚约束。F=3n-2PL-PH=3x3-2x4=1nullF=3n-2PL-PH=3x1-2x1=1null (2) 两构件组成多个转动副，且轴线重合，只有一个转动副起约束作用，其余为约束。 ◆处理方法：计算中只计入一个转动副。null (3)两构件组成多处接触点公法线重合的高副，只考虑一处高副。 ◆处理方法：计算中只计入一处高副。nullF=3n-2PL-PH=3x2-2x2-1=1null◆处理方法：计算中应将对称部分除去不计。 3、机构中对运动不起独立作用的对称部分，将产生虚约束。nullF=3n-2PL-PH=3x3-2x3-2=1null虚约束对机构的影响 虚约束是在一些特定的几何条件下引入的，如“平行”、“重合”、“距离不变”等。如果几何条件不满足，虚约束会转化为有效约束。 机构中引入虚约束是为了受力均衡，增大刚度等，同时也提高了对制造和装配精度的要求。null 注意：机构中虚约束是实际存在的，计算中所谓“除去不计”是从运动观点分析做的假想处理，并非实际拆除。 例：计算筛料机构的自由度F=3n-2PL-PH=3x7-2x9-2=2null三、平面机构具有确定相对运动的条件 四杆机构，F=1,1个原动件，运动可确定。null从动件位置不确定。 四杆机构，F=2,1个原动件，运动不确定。null原动件数=F>0，运动确定原动件数F，机构破坏null结论： 平面机构具有确定运动的条件：机构原动件个数应等于机构的自由度数目，W=F≠0。 ◆原动件数＜自由度数，机构无确定运动 原动件数＞自由度数，机构在薄弱处损坏 null 例题：图示为一简易冲床的设计图。试分析设计

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是否合理。如不合理，则绘出修改后的机构运动简图。 null练习：1.画出机构的运动简图。null2.求机构的自由度，并判断机构是否 有确定运动。nullnull作业：作业：P23 2-4 2-5 2-7 2-8